Verfahren zur Trennung von Doppelstranσ/Einzelstrancmukleinsäurestrukturen Process for the separation of double-strand / single-strand nucleic acid structures
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur chromatographischen Trennung von Nukleinsäuregemischen in ihre doppel- und einzelsträngigen Nukleinsäureanteile, indem Gesamt- nukleinsäuren gleichzeitig an einen mineralischen Träger absor¬ biert werden und danach die Trennung in doppelsträngige Nuklein¬ säure und einzelsträngige Nukleinsäure durch fraktionierte Elution erfolgt oder indem doppelsträngige Nukleinsäure oder einzelsträngige Nukleinsäure einer flüssigen Probe selektiv an einen mineralischen Träger absorbiert werden sowie Lösungen und Kit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .The present invention relates to a method for the chromatographic separation of nucleic acid mixtures into their double- and single-stranded nucleic acid components, in that total nucleic acids are simultaneously absorbed on a mineral support and the separation into double-stranded nucleic acid and single-stranded nucleic acid is then carried out by fractional elution or by selectively absorbing double-stranded nucleic acid or single-stranded nucleic acid of a liquid sample onto a mineral carrier as well as solutions and kit for carrying out the method according to the invention.
Präparation von Nukleinsäuren, sowohl RNA wie auch DNA, hat zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dabei werden beispielsweise die biologischen Quellen, aus denen die RNA oder DNA isoliert werden soll, aufgeschlossen, beispielsweise durch mechanische Einflüsse oder chemische Einflüsse, wie Behandlung mit Detergen- zien etc. So folgt auf den Zellaufschluß zur Gewinnung der Nukleinsäure üblicherweise eine Cäsiumchlorid-Dichtegradien- tenzentrifugation oder eine Extraktion mit Phenol. Diese Me¬ thoden sind zwar zur Isolation von Nukleinsäuren geeignet, weisen aber Nachteile auf, die ihre Handhabung erschweren. So setzt die Cäsiumchlorid-Dichtegrandientenzentrifugation den Einsatz von zeit- und kostenintensiver Ultrazentrifugation voraus, wohingegen der Umgang mit Phenol aus arbeitsschutz- rechtlichen Erwägungen nicht unbedenklich erscheint.Preparation of nucleic acids, both RNA and DNA, has become increasingly important. For example, the biological sources from which the RNA or DNA is to be isolated are opened up, for example by mechanical influences or chemical influences, such as treatment with detergents, etc. Thus, cell digestion to obtain the nucleic acid is usually followed by a cesium chloride density degree. centrifugation or extraction with phenol. Although these methods are suitable for isolating nucleic acids, they have disadvantages which make their handling more difficult. For example, the cesium chloride density gradient centrifugation requires the use of time-consuming and cost-intensive ultracentrifugation, whereas the handling of phenol does not appear to be harmless for reasons of occupational health and safety.
So hat es in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, die Isolation von Nukleinsäuren zu vereinfachen.
Die DE 36 39 949 AI, DE 40 34 036 AI oder DE 41 39 664 AI befassen sich z.B. mit Verbesserungen der Nukleinsäurereinigung mittels chromatographischer Methoden unter Vermeidung apparativ aufwendiger Verfahren, wie der Hochdruckflüssigkeitschromatogra¬ phie (HPLC) . Obwohl diese Methoden bereits beispielsweise gegenüber der Ultrazentrifugation oder Phenolextraktion einen Fortschritt darstellen, sind sie technisch relativ aufwendig und arbeitsintensiv. Da zur Fraktionierung oftmals mehrere Reinigungsschritte nacheinander durchgeführt werden müssen, ist die Bearbeitung insbesondere von kleinen Probenmengen z. B. durch Substanzverlust problematisch.In the past, there has been no lack of attempts to simplify the isolation of nucleic acids. DE 36 39 949 AI, DE 40 34 036 AI or DE 41 39 664 AI are concerned, for example, with improvements in nucleic acid purification by means of chromatographic methods while avoiding expensive apparatus-related processes such as high pressure liquid chromatography (HPLC). Although these methods are already an advance over ultracentrifugation or phenol extraction, for example, they are technically relatively complex and labor-intensive. Since several cleaning steps often have to be carried out one after the other for fractionation, the processing of small sample amounts in particular B. problematic due to loss of substance.
Die EP 0 389 063 A2 betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Iso¬ lierung von Nukleinsäuren. Dabei wird die Nukleinsäuren ent¬ haltende Quelle in Gegenwart chaotroper Ionen aufgeschlossen und dann mit einem unter diesen Bedingungen Nukleinsäuren adsor¬ bierendem Material behandelt. Als solches Material wird Diato¬ meenerde oder andere Siliciumoxid enthaltende mineralische Träger genannt. Es gelingt nach der in der EP 0 389 063 A2 genannten Methode RNA und DNA und RNA und ssRNA gleichzeitig zu isolieren. Eine wünschenswerte Fraktionierung der an dem Siliciumdioxidträger gebundenen Nukleinsäuren in DNA- und RNA- Anteile wird jedoch nicht erreicht. RNA kann dann durch Zugabe von RNAse abgebaut werden, so daß die DNA übrig bleibt.EP 0 389 063 A2 also relates to a method for isolating nucleic acids. The source containing nucleic acids is disrupted in the presence of chaotropic ions and then treated with a material that adsorbs nucleic acids under these conditions. Diatomaceous earth or other mineral carriers containing silicon oxide are mentioned as such a material. It is possible to isolate RNA and DNA and RNA and ssRNA simultaneously using the method mentioned in EP 0 389 063 A2. However, a desirable fractionation of the nucleic acids bound to the silicon dioxide carrier into DNA and RNA fractions is not achieved. RNA can then be broken down by adding RNAse so that the DNA remains.
Gillespie et al . offenbaren im US-Patent-Nr. US 5,155,018 ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung von biologisch aktiver RNA aus biologischen Quellen enthaltend RNA, DNA und andere Zellinhaltsstoffe. Dabei wird die RNA enthaltende Quelle mit Partikeln in Kontakt gebracht, welche silicagelhaltige Materia¬ lien wie feinverteiltes Glas sind. Der Bindungspuffer, aus wel¬ chem die RNA an dem Material adsorbiert wird, ist angesäuerte chaotrope Salze enthaltende Lösungen. Unter diesen Bedingungen wird RNA aber nicht DNA an dem Silicamaterial gebunden. Die Ver¬ wendung von angesäuerten chaotropen Puffern besitzt den Nachteil,
daß bei der Ansäuerung Guanidiniumthiocyanat (GTC) -haltiger Bindungspuffer die Gefahr der Blausäurebildung besteht und somit besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen. Weiterhin wird die DNA durch Säureeinwirkung zerstört . Darüberhinaus läßt sich nach diesem Verfahren eine DNA Aufreinigung aus der authen¬ tischen Probe nicht durchführen.Gillespie et al. disclose in U.S. Patent No. No. 5,155,018 a process for the isolation and purification of biologically active RNA from biological sources containing RNA, DNA and other cell contents. The RNA-containing source is brought into contact with particles which are silica gel-containing materials such as finely divided glass. The binding buffer, from which the RNA is adsorbed on the material, is solutions containing acidified chaotropic salts. Under these conditions, RNA but not DNA is bound to the silica. The use of acidified chaotropic buffers has the disadvantage that that during the acidification of guanidinium thiocyanate (GTC) -containing binding buffers there is a risk of hydrocyanic acid formation and special precautionary measures must therefore be taken. Furthermore, the DNA is destroyed by the action of acid. In addition, DNA purification from the authentic sample cannot be carried out by this method.
Little beschreibt in US-Patent-Nr. 5,075,430 ein Verfahren zur Reinigung von Plasmid- und anderer DNA, sowohl einzelsträngig wie auch doppelsträngig, durch Immobilisierung der DNA auf Diatomeenerde in Anwesenheit eines chaotropen Agens, woraufhin die DNA mit Wasser oder mit einem Puffer mit niedrigem Salzge¬ halt eluiert wird. Nach der Methode ist eine Reinigung von DNA/RNA nicht möglich.Little describes in U.S. Patent No. 5,075,430 a process for the purification of plasmid and other DNA, both single-stranded and double-stranded, by immobilizing the DNA on diatomaceous earth in the presence of a chaotropic agent, whereupon the DNA is eluted with water or with a buffer with a low salt content. The method cannot purify DNA / RNA.
M. A. Marko et al. beschreiben in "Analytical Biochemistry" 121, Seiten 382 bis 387 (1982) ein Verfahren zur Isolierung im großen Maßstab von hochgereinigter Plasmid-DNA unter Verwendung der alkalischen Extraktion und Bindung an Glaspulver. Eine Frak¬ tionierung und getrennte Reinigung von RNA und DNA aus einer einzigen Probe wird nicht beschrieben.M. A. Marko et al. in "Analytical Biochemistry" 121, pages 382 to 387 (1982) describe a process for the large-scale isolation of highly purified plasmid DNA using the alkaline extraction and binding to glass powder. Fractionation and separate purification of RNA and DNA from a single sample is not described.
An die Rohpräparation der Nukleinsäuren schließen sich Folge- reaktionen an. Diese Folgereaktionen stellen bestimmte Anfor¬ derungen sowohl an die Isolierungsprozedur, als auch an die Reinheit und Integrität der isolierten Nukleinsäuren. Insbeson¬ dere wenn in der Folge enzymatische Amplifikationsreaktionen wie PCR (Polymerase Chain Reaction) , LCR (Ligase Chain Reac- tion) , NASBA (Nucleic Acid Sequence-Based Amplification) oder 3SR (self-sustained Sequence Replication) Anwendung finden, sollte die Präparation der Nukleinsäuren ohne die Gefahr von Kreuzkontaminationen anderer Proben möglich sein, und die isolierten Nukleinsäuren sollten frei von störenden Zellbe¬ standteilen und/oder Metaboliten vorliegen. Die enzymatische
Amplifikation von DNA (z. B. PCR) oder RNA (z. B. RNA-PCR) gewinnt aufgrund ihrer Spezifität und Sensitivität nicht nur in der Grundlagenforschung, sondern zunehmend auch im medizini¬ schen Bereich für diagnostische Zwecke an Bedeutung. So bei¬ spielsweise für die Detektion von Nukleinsäuresequenzen aus kleinsten Mengen an Zellen und/oder Geweben oder Biopsiemateria- lien oder zum Nachweis von viralen Nukleinsäuren aus Blut oder Plasma. Für diese Anwendungen sind neben den genannten Anfor¬ derungen auch an Ausbeute und Reproduzierbarkeit des Verfahrens zur Nukleinsäureisolierung höchste Anforderungen gestellt.Follow-up reactions follow the crude preparation of the nucleic acids. These subsequent reactions place certain requirements both on the isolation procedure and on the purity and integrity of the isolated nucleic acids. In particular, if subsequently enzymatic amplification reactions such as PCR (polymerase chain reaction), LCR (ligase chain reaction), NASBA (nucleic acid sequence-based amplification) or 3SR (self-sustained sequence replication) are used, the preparation should be used of the nucleic acids without the risk of cross-contamination of other samples, and the isolated nucleic acids should be free from interfering cell components and / or metabolites. The enzymatic Due to their specificity and sensitivity, amplification of DNA (eg PCR) or RNA (eg RNA-PCR) is gaining importance not only in basic research but also increasingly in the medical field for diagnostic purposes. For example, for the detection of nucleic acid sequences from the smallest amounts of cells and / or tissues or biopsy materials or for the detection of viral nucleic acids from blood or plasma. For these applications, in addition to the requirements mentioned, the yield and reproducibility of the nucleic acid isolation process are extremely demanding.
Ein der Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem es nicht nur gelingt RNA und DNA aus biologischen Proben wie Zeil-Lysaten und Gewebe- Lysaten getrennt voneinander aber aus derselben Probe stammend aufzureinigen, sondern generell doppelsträngige von einzelsträn¬ gige Nukleinsäuren. Das Verfahren sollte dabei möglichst kosten¬ günstig arbeiten, indem beispielsweise preisgünstige unmodifi- zierte Trennmaterialien Verwendung finden können. Das Verfahren sollte darüber hinaus auch zur Probenvorbereitung für die Diagnostik geeignet und mit verschiedenen Amplifikationsmethoden kompatibel sein. Weiterhin sollen die bei der Diskussion des Standes der Technik angesprochenen Nachteile vermieden werden.A technical problem on which the invention is based is to specify a method with which it is not only possible to purify RNA and DNA from biological samples such as cell lysates and tissue lysates separately from one another but originating from the same sample, but generally double-stranded from single-stranded nucleic acids . The process should work as inexpensively as possible, for example by using inexpensive unmodified separation materials. The method should also be suitable for sample preparation for diagnostics and should be compatible with various amplification methods. Furthermore, the disadvantages mentioned in the discussion of the prior art should be avoided.
Überraschenderweise wird das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seinen Verfahrensalternativen 1.1 bis 1.4 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 11 betreffen bevorzugte Aus¬ führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Ansprüche 12 bis 21 Lösungen zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren bzw. die Verwendung dieser Lösungen und Anspruch 22 betrifft eine Zusammenstellung enthaltend die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Komponenten.
Im einzelnen stellt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Fraktionierung von doppelsträngigen und einzelsträngigen Nu- kleinsäure-Strukturen aus biologischen Quellen in folgenden Verfahrensalternativen dar.Surprisingly, the technical problem on which the invention is based is solved by a method having the features of patent claim 1 in its alternative methods 1.1 to 1.4. Subclaims 2 to 11 relate to preferred embodiments of the method according to the invention, claims 12 to 21 solutions for use in the method according to the invention or the use of these solutions and claim 22 relates to a compilation containing the components necessary for the method according to the invention. The process according to the invention for the fractionation of double-stranded and single-stranded nucleic acid structures from biological sources is described in detail in the following process alternatives.
Die zu trennende Nukleinsäurearten (einzel- und doppelsträngige) enthaltende Probe wird mit mindestens einem mineralischen Träger behandelt, wobei die Behandlungsbedingungen durch ein entspre¬ chendes wäßriges Gemisch von Salzen, insbesondere chaotrope Substanzen und Alkoholgruppen enthaltender Substanz so einge¬ stellt sind, daß überwiegend die einzelsträngige Nukleinsäure- Fraktion an einem ersten mineralischen Träger adsorbiert wird, während die doppelsträngige Nukleinsäure nicht adsorbiert wird. Die austretende doppelsträngige Nukleinsäure kann dann mit an sich bekannten Verfahren weiter bearbeitet werden. Die am ersten mineralischen Träger adsorbierte einzelsträngige Nukleinsäure wird nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschritten eluiert unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser. Die nicht adsorbierte doppelsträngige Nukleinsäure, die aufgefangen wurde, kann weiter aufgereinigt werden, indem z.B. die Fraktion anschließend durch ein entsprechendes wäßriges Gemisch von Sal¬ zen, insbesondere chaotrope Substanzen, und alkoholgruppenhal- tigen Substanzen auf solche Bedingungen eingestellt wird, daß die doppelsträngige Nukleinsäure an einem zweiten mineralischen Träger adsorbierbar und, nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschritten, eluierbar wird unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser.The sample to be separated (single- and double-stranded) containing sample is treated with at least one mineral carrier, the treatment conditions being adjusted by a corresponding aqueous mixture of salts, in particular chaotropic substances and substance containing alcohol groups, so that predominantly the single-stranded Nucleic acid fraction is adsorbed on a first mineral carrier, while the double-stranded nucleic acid is not adsorbed. The emerging double-stranded nucleic acid can then be processed further using methods known per se. The single-stranded nucleic acid adsorbed on the first mineral carrier is eluted after washing steps which may have been carried out under conditions of low ionic strength or with water. The non-adsorbed double-stranded nucleic acid that has been collected can be further purified by e.g. the fraction is then adjusted to such conditions by means of a corresponding aqueous mixture of salts, in particular chaotropic substances, and substances containing alcohol groups that the double-stranded nucleic acid can be adsorbed on a second mineral carrier and, after washing steps which may have been carried out, becomes less elutable under conditions Ionic strength or with water.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens werden zur Trennung von einzelsträngiger Nukleinsäure und doppelsträngiger Nukleinsäure die Behandlungsbedingungen so eingestellt, daß Erdalkali-Ionen komplexierende Substanzen in Abwesenheit von Alkoholgruppen enthaltenden Substanzen in der Lösung enthalten sind, wobei die einzelsträngige Nukleinsäure
nicht an dem ersten mineralischen Träger adsorbiert wird und von der übrigen Probe abgetrennt werden kann. Die abgetrennte einzelsträngige Nukleinsäure kann dann mit an sich bekannten Verfahren weiter bearbeitet werden. Die doppelsträngige Nuklein¬ säure bindet jedoch überwiegend an dem ersten mineralischen Träger und kann, nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschrit¬ ten, eluiert werden, unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser. Die so erhaltene doppelsträngige Nukleinsäure kann dann mit an sich bekannten Verfahren weiter bearbeitet werden.In a second embodiment of the method according to the invention, for the separation of single-stranded nucleic acid and double-stranded nucleic acid, the treatment conditions are set such that alkaline earth metal complexing substances are present in the solution in the absence of substances containing alcohol groups, the single-stranded nucleic acid is not adsorbed on the first mineral support and can be separated from the rest of the sample. The separated single-stranded nucleic acid can then be processed further using methods known per se. However, the double-stranded nucleic acid predominantly binds to the first mineral carrier and, after washing steps which may have been carried out, can be eluted under conditions of low ionic strength or with water. The double-stranded nucleic acid thus obtained can then be processed further using methods known per se.
Die nicht adsorbierte einzelsträngige Nukleinsäure, welche aufgefangen wurde, kann dann anschließend insbesondere durch Zugabe von Alkoholgruppen enthaltenden Substanzen auf solche Bedingungen eingestellt werden, daß die einzelsträngige Nuklein¬ säure dann an einem zweiten mineralischen Träger adsorbierbar. und, nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschritten, eluier- bar wird unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser.The non-adsorbed single-stranded nucleic acid which has been collected can then be adjusted to such conditions, in particular by adding substances containing alcohol groups, that the single-stranded nucleic acid can then be adsorbed on a second mineral carrier. and, after washing steps which may have been carried out, can be eluted under conditions of low ionic strength or with water.
Werden die Behandlungsbedingungen so eingestellt, daß Netz-, Wasch- oder Dispergiermittel in Abwesenheit von Alkoholgruppen aufweisenden Substanzen in der Lösung enthalten sind, wird die einzelsträngige Nukleinsäure unter diesen Behandlungsbedingungen nicht an einem ersten mineralischen Träger adsorbiert und kann mithin von der übrigen Probe abgetrennt und weiter verarbeitet werden. Die doppelsträngige Nukleinsäure bindet jedoch über¬ wiegend an den ersten mineralischen Träger und kann nach gege¬ benenfalls durchgeführten Waschschritten unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser eluiert werden. Die eluier- te doppelsträngige Nukleinsäure kann danach mit an sich bekann¬ ten Verfahren weiter bearbeitet werden.If the treatment conditions are set so that wetting agents, detergents or dispersants are present in the solution in the absence of alcohol-containing substances, the single-stranded nucleic acid is not adsorbed on a first mineral carrier under these treatment conditions and can therefore be separated from the rest of the sample and further are processed. However, the double-stranded nucleic acid predominantly binds to the first mineral carrier and, after washing steps which may have been carried out, can be eluted under conditions of low ionic strength or with water. The eluted double-stranded nucleic acid can then be processed further using methods known per se.
Die nicht adsorbierte, aufgefangene einzelsträngige Nukleinsäure kann dann anschließend vorzugsweise durch Zugabe von Alkohol- gruppen enthaltenden Substanzen auf solche Bedingungen einge¬ stellt werden, daß die einzelsträngige Nukleinsäure dann an
einem zweiten mineralischen Träger adsorbierbar und, nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschritten, eluierbar wird unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser.The non-adsorbed, collected single-stranded nucleic acid can then be adjusted to such conditions, preferably by adding substances containing alcohol groups, that the single-stranded nucleic acid is then on a second mineral carrier is adsorbable and, after washing steps which may have been carried out, becomes elutable under conditions of low ionic strength or with water.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet die Fraktionierung von gemeinsam gebundener einzelsträngiger Nukleinsäure und doppelstrangiger Nukleinsäure. Dabei werden die Behandlungsbedingungen durch ein entsprechendes wäßriges Gemisch von Salzen, insbesondere chaotrope Substanzen und Alkoholgruppen enthaltenden Substanzen so eingestellt, daß die Gesamtnukleinsäure aus einzelsträngiger Nukleinsäure und doppelsträngiger Nukleinsäure an einem mineralischen Träger adsorbiert wird, gefolgt von einer Fraktionierung der an den ersten Träger gebundenen doppelsträngigen/einzelsträngigen Nukleinsäure durch selektive Elution der doppelsträngigen Nukleinsäure mittels Behandlung mit einer Lösung verminderter Ionenstärke und Konzentration einer Alkoholgruppen enthaltenden Substanz oder Elution der einzelsträngigen Nukleinsäure mittels einer Lösung enthaltend eine Erdalkali-Ionen komplexierende Substanz und/oder ein Netz-, Wasch- oder Dispergiermittel sowie eine oder mehrere Salzart (en) , insbesondere chaotrope Substan¬ zen. Im ersten Fall bleibt dann die einzelsträngige Nukleinsäure auf dem Träger gebunden, wohingegen im zweiten Falle die doppel¬ strängige Nukleinsäure an dem mineralischen Träger gebunden bleibt. Die jeweils eluierte Fraktion kann dann mit an sich bekannten Verfahren weiter bearbeitet werden.Another embodiment of the method according to the invention ensures the fractionation of jointly bound single-stranded nucleic acid and double-stranded nucleic acid. The treatment conditions are adjusted by a corresponding aqueous mixture of salts, in particular chaotropic substances and substances containing alcohol groups, such that the total nucleic acid from single-stranded nucleic acid and double-stranded nucleic acid is adsorbed on a mineral carrier, followed by fractionation of the double-stranded / single-stranded nucleic acid by selective elution of the double-stranded nucleic acid by treatment with a solution of reduced ionic strength and concentration of a substance containing alcohol groups or elution of the single-stranded nucleic acid by means of a solution containing an alkaline earth metal complexing substance and / or a wetting, washing or dispersing agent and one or several types of salt (s), especially chaotropic substances. In the first case the single-stranded nucleic acid then remains bound to the carrier, whereas in the second case the double-stranded nucleic acid remains bound to the mineral carrier. The eluted fraction in each case can then be processed further using methods known per se.
Die Einstellung der Behandlungsbedingungen mit Alkoholgruppen enthaltenden Substanzen und Salzen, insbesondere chaotrope Substanzen zur Trennung der Nukleinsäuren erfolgt erfindungs- gemäß unter Zugrundelegung der nachstehenden physiko-chemischen Grundlagen, die hier zum ersten Mal formuliert sind.
Fig. 1 zeigt die Bindung einzelsträngiger/doppelsträngiger Nukleinsäure am Beispiel einzelsträngiger RNA und doppelsträngi- ger DNA. .Es wird die RNA/DNA-Bindung aus einem Gewebelysat an einen mineralischen Träger in Abhängigkeit der Konzentration einer Alkoholgruppen enthaltenden Substanz (hier Ethanol) und einer chaotropen Substanz (hier GTC) beschrieben. Unter der Vo¬ raussetzung, daß die Konzentration einer der Substanzen, Alkohol oder chaotroper Substanz, konstant ist, ist festzustellen, daß bei hoher Alkoholkonzentration und/oder Menge chaotroper Sub¬ stanz, beide Nukleinsäurearten (RNA/DNA) am mineralischen Träger gebunden werden. Unterschreitet die Konzentration einer oder beider Substanzen (Alkohol oder chaotropes Reagenz) einen bestimmten Wert, dann bindet keine der Nukleinsäure in nennens¬ wertem Maße an dem mineralischen Träger. Dazwischen binden überraschenderweise RNA und DNA so unterschiedlich an den mineralischen Träger, daß dies zur Trennung der Nukleinsäuren ausgenutzt werden kann. So können - ausgehend von Zellen - nach Lyse der Zellen mit hoher Konzentration an chaotropen Substan¬ zen, durch anschließende Zugabe einer Alkoholgruppen enthalten¬ den Substanz oder eines Gemisches aus Alkoholgruppen enthal¬ tender Substanz und Wasser oder Puffer, Konzentrationen von chaotroper Substanz und Alkoholgruppen enthaltener Substanz so eingestellt werden, daß eine selektive Bindung der RNA erzielt wird, während die DNA im Durchbruch verbleibt. Im Beispiel gemäß Figur 1 würde man eine Konzentration von 1,75 M GTC und 30 Vol% Ethanol wählen, um eine Trennung von RNA von DNA durch fraktio¬ nierte Bindung zu erreichen.The treatment conditions with substances and salts containing alcohol groups, in particular chaotropic substances for separating the nucleic acids, are set according to the invention on the basis of the following physico-chemical principles, which are formulated here for the first time. 1 shows the binding of single-stranded / double-stranded nucleic acid using the example of single-stranded RNA and double-stranded DNA. The RNA / DNA binding from a tissue lysate to a mineral support is described depending on the concentration of a substance containing alcohol groups (here ethanol) and a chaotropic substance (here GTC). Provided that the concentration of one of the substances, alcohol or chaotropic substance, is constant, it must be established that, with a high alcohol concentration and / or quantity of chaotropic substance, both types of nucleic acid (RNA / DNA) are bound to the mineral carrier. If the concentration of one or both substances (alcohol or chaotropic reagent) falls below a certain value, then none of the nucleic acid binds to the mineral carrier to any appreciable extent. In between, RNA and DNA bind surprisingly so differently to the mineral support that this can be used to separate the nucleic acids. Thus, starting from cells, after lysis of the cells with a high concentration of chaotropic substances, subsequent addition of a substance containing alcohol groups or a mixture of substance containing alcohol groups and water or buffer, concentrations of chaotropic substance and alcohol groups Substance adjusted so that a selective binding of the RNA is achieved while the DNA remains in the breakthrough. In the example according to FIG. 1, one would choose a concentration of 1.75 M GTC and 30% by volume ethanol in order to achieve a separation of RNA from DNA by fractional binding.
Andererseits kann unter Bedingungen hoher Konzentration an Alkoholgruppen enthaltender Substanz und/oder hoher Konzentra¬ tion an chaotroper Substanz eine simultane Bindung von einzel¬ strängiger Nukleinsäure und doppelsträngiger Nukleinsäure am mineralischen Träger erreicht werden, und durch Verringerung der Konzentration an Alkoholgruppen enthaltender Substanz
und/oder chaotroper Substanz zunächst die Desorption der dop¬ pelsträngigen Nukleinsäure eingeleitet werden. Die einzelsträn¬ gige Nukleinsäure bleibt dabei gebunden und eluiert bei noch weiterer Verringerung der Konzentration einer oder beider Substanzen. Im Beispiel gemäß Fig. 1 würde man Konzentrationen von 1,75 M GTC und 45 Vol% Ethanol wählen, um eine Bindung der Gesamtnukleinsäure zu erreichen. Wie in Beispiel 8 exemplarisch verdeutlicht wird, würde man zur selektiven Desorption der DNA eine Konzentration von 0,3 M GTC und 10 Vol% Ethanol wählen.On the other hand, under conditions of high concentration of substance containing alcohol groups and / or high concentration of chaotropic substance, simultaneous binding of single-stranded nucleic acid and double-stranded nucleic acid to the mineral carrier can be achieved, and by reducing the concentration of substance containing alcohol groups and / or chaotropic substance, the desorption of the double-stranded nucleic acid is initially initiated. The single-stranded nucleic acid remains bound and elutes when the concentration of one or both substances is reduced still further. In the example according to FIG. 1, concentrations of 1.75 M GTC and 45 vol% ethanol would be selected in order to achieve binding of the total nucleic acid. As exemplified in Example 8, one would choose a concentration of 0.3 M GTC and 10 vol% ethanol for the selective desorption of the DNA.
Es ist mithin möglich, die RNA und DNA durch Adsorption an einem mineralischen Träger zu trennen, oder aber zunächst die Gesamt¬ nukleinsäure an den mineralischen Träger zu adsorbieren und die einzelsträngige Nukleinsäure oder doppelsträngige Nukleinsäure selektiv zu eluieren.It is therefore possible to separate the RNA and DNA by adsorption on a mineral support, or else first to adsorb the total nucleic acid onto the mineral support and to selectively elute the single-stranded nucleic acid or double-stranded nucleic acid.
Gegebenenfalls können vor der Elution der jeweiligen Nuklein¬ säure (einzelsträngige Nukleinsäure oder doppelsträngige Nuk¬ leinsäure) auch Waschschritte durchgeführt werden.If necessary, washing steps can also be carried out before the elution of the respective nucleic acid (single-stranded nucleic acid or double-stranded nucleic acid).
Die Elution erfolgt dann jeweils unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser. Die zuerst vom mineralischen Träger desorbierte Nukleinsäure wird anschließend durch Erhöhung der Ionenstärke und/oder der Konzentration Alkoholgruppen enthal¬ tender Substanzen so eingestellt, daß die doppelsträngige Nukleinsäure oder einzelsträngige Nukleinsäure an einem zweiten mineralischen Träger adsorbiert wird und, nach gegebenenfalls durchgeführten Waschschritten, eluiert wird unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser.The elution is then carried out under conditions of low ionic strength or with water. The nucleic acid initially desorbed from the mineral carrier is then adjusted by increasing the ionic strength and / or the concentration of substances containing alcohol groups such that the double-stranded nucleic acid or single-stranded nucleic acid is adsorbed on a second mineral carrier and, after washing steps which may have been carried out, eluted under Low ionic strength conditions or with water.
Da Nukleinsäuren beispielsweise auch in Kochsalz/Ethanol-Gemis¬ chen an mineralische Träger adsorbieren und unter Bedingungen geringer Ionenstärke oder mit Wasser eluiert werden können, ist
anzunehmen, daß die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Salzlösungen nicht zwingend chaotrope Salze enthalten müssen, sondern daß jede Salzlösung in Kombination mit einer Alkohol- gruppen enthaltenden Substanz Anwendung finden kann.Since nucleic acids, for example, can also be adsorbed onto mineral carriers in sodium chloride / ethanol mixtures and can be eluted under conditions of low ionic strength or with water to assume that the salt solutions used in the process according to the invention do not necessarily have to contain chaotropic salts, but that each salt solution can be used in combination with a substance containing alcohol groups.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bearbeitung kleiner Probenmengen, gewährleistet eine ein¬ fache und sichere Handhabung unter Vermeidung von Präzipita- tionsschritten. Weiterhin ist das Verfahren gemäß der Erfindung wenig kosten- und personalintensiv durchführbar und kann in einfacher Weise die Bearbeitung einer Vielzahl von Proben gleichzeitig ermöglichen. Das Verfahren ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und einfachen Handhabbarkeit auch für die Auto¬ matisierung geeignet.The method according to the invention advantageously enables the processing of small amounts of samples, ensures simple and safe handling while avoiding precipitation steps. Furthermore, the method according to the invention can be carried out in a low-cost and personnel-intensive manner and can easily enable the processing of a large number of samples simultaneously. Because of its versatility and ease of handling, the method is also suitable for automation.
Erfindungsgemäß können mit dem Verfahren aus Nukleinsäure- Strukturen enthaltenden Quellen Doppelstrang/Einzelstrang- Nukleinsäurestrukturen getrennt werden. Als Quellen, die zu trennenden Nukleinsäurestrukturen beinhalten können, kommen die z.B. im Anspruch 7 genannten Quellen in Frage. Diese sind im einzelnen Zellkulturen, Gewebe jeder Art, Körperflüssigkeiten wie Blut, Plasma, Serum, Urin, Faeces, Mikroorganismen wie Bak¬ terien, Viren wie Cytomegalie-Virus, HIV, Hepatitis B, Hepatitis C, Hepatitis-δ-Virus, Pflanzen, Pflanzenteile, Embryonen, Keim¬ linge, Früchte oder Nukleinsäuren enthaltende Gemische nach enzymatischen Reaktionen wie in vitro Transkription und/oder cDNA-Synthese und/oder reverse Transkription mit anschließender Polymerasekettenreaktion (PCR) .According to the invention, double-strand / single-strand nucleic acid structures can be separated from sources containing nucleic acid structures with the method. As sources that can include nucleic acid structures to be separated, there are e.g. sources mentioned in claim 7 in question. These are cell cultures, tissues of all kinds, body fluids such as blood, plasma, serum, urine, faeces, microorganisms such as bacteria, viruses such as cytomegalovirus, HIV, hepatitis B, hepatitis C, hepatitis δ virus, plants, Plant parts, embryos, seedlings, fruits or nucleic acids-containing mixtures after enzymatic reactions such as in vitro transcription and / or cDNA synthesis and / or reverse transcription with subsequent polymerase chain reaction (PCR).
Zellen werden vorzugsweise zunächst in einem wäßrigen Lyse- system, welches chaotrope Substanzen und/oder andere Salze en¬ thält, aufgeschlossen, indem im einfachsten Falle die Zellen damit versetzt werden. Gegebenenfalls kann durch mechanische Einwirkung der Prozeß des Aufschliessens beschleunigt werden.
Danach wird die so behandelte Probe, je nach Problemstellung welche Nukleinsäureart von der anderen getrennt werden soll, wie in den Verfahrensschritten 1.1 bis 1.4 gemäß Patentanspruch 1 beschrieben, weiter aufgearbeitet.Cells are preferably first disrupted in an aqueous lysis system, which contains chaotropic substances and / or other salts, in the simplest case by adding the cells to them. If necessary, the process of disintegration can be accelerated by mechanical action. Then the sample treated in this way, depending on the problem, which nucleic acid type is to be separated from the other, as described in process steps 1.1 to 1.4 according to claim 1, is further processed.
Einige der genannten Ausgangsmaterialien wie beispielsweise Bakterien können, aufgrund der Beschaffenheit ihrer Zellwände, nicht direkt in chaotrope Substanzen enthaltenden wäßrigen Systemen lysiert werden. Diese Ausgangsmaterialien müssen daher, bevor sie in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, vorbehandelt werden, beispielsweise mit lytischen Enzymen.Due to the nature of their cell walls, some of the starting materials mentioned, such as bacteria, cannot be lysed directly in aqueous systems containing chaotropic substances. These starting materials must therefore be pretreated before they can be used in the process according to the invention, for example with lytic enzymes.
Systeme zur Lysierung der die Nukleinsäure enthaltenden Quellen sind vorzugsweise Lösungen chaotroper Substanzen in einer Kon¬ zentration von 0,1 bis 10 M. Als chaotrope Substanzen kommen insbesondere Salze wie Natriumperchlorat, Guanidiniumhydrochlo- rid, Guanidinium-iso-thiocyanat/Guanidinium-thiocyanat, Na- triumjodid, Kaliumjodid und/oder Kombinationen davon in Frage.Systems for lysing the sources containing the nucleic acid are preferably solutions of chaotropic substances in a concentration of 0.1 to 10 M. The chaotropic substances used are, in particular, salts such as sodium perchlorate, guanidinium hydrochloride, guanidinium isothiocyanate / guanidinium thiocyanate, Na - Trium iodide, potassium iodide and / or combinations thereof in question.
Auch wäßrige Lösungen enthaltend Salze wie Natriumchlorid, Lithiumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumacetat, Magnesiumchlorid in einer Konzentration von 0,1 bis 10 M oder Harnstoff in entsprechenden Konzentrationen von 0,1 bis 10 M und/oder Kom¬ binationen dieser Stoffe können als wäßrige Systeme zur Lyse bzw. Bindung der die Nukleinsäure enthaltenden Quellen verwendet werden.Aqueous solutions containing salts such as sodium chloride, lithium chloride, potassium chloride, sodium acetate, magnesium chloride in a concentration of 0.1 to 10 M or urea in corresponding concentrations of 0.1 to 10 M and / or combinations of these substances can also be used as aqueous systems for Lysis or binding of the sources containing the nucleic acid can be used.
Die Alkoholgruppen aufweisenden Substanzen sind vorzugsweise niedere aliphatische Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen wie Methanol/ Ethanol, Isopropanol, Butanol und Pentanol. Sie werden vorzugsweise in einer Konzentration von 1 bis 90 Vol.-% ein¬ gesetzt .
Der mineralische Träger besteht vorzugsweise aus porösen oder nicht porösen Metalloxiden oder Metallmischoxiden, Silicagel, Materialien, die überwiegend aus Glas bestehen, wie nicht modifizierte Glaspartikel, Glasmehl, Quarz, Aluminiumoxid, Zeolithe, Titandioxid, Zirkondioxid mit einer Partikelgröße des mineralischen Trägermaterials von 0,1 μm bis 1.000 μm und einer Porengröße von 2 bis 1.000 μm. Das poröse oder nicht poröse Trägermaterial kann in Form loser Schüttungen vorliegen oder als Filterschichten ausgebildet sein in Form von Filterschichten aus Glas, Quarz oder Keramik und/oder einer Membran, in der Silicagel angeordnet ist und/oder als Partikel oder Fasern aus mineralischen Trägern und Geweben aus Quarz oder Glaswolle vorliegen sowie Latex-Partikeln mit oder ohne funktioneilen Gruppen oder Frittenmaterialien aus Polyethylen, Polypropylen, Polyvinyliden-fluorid, insbesondere ultra high molecular weight Polyethylen, high density Polyethylen.The substances containing alcohol groups are preferably lower aliphatic alcohols having 1 to 5 carbon atoms, such as methanol / ethanol, isopropanol, butanol and pentanol. They are preferably used in a concentration of 1 to 90% by volume. The mineral carrier preferably consists of porous or non-porous metal oxides or mixed metal oxides, silica gel, materials which consist predominantly of glass, such as unmodified glass particles, glass powder, quartz, aluminum oxide, zeolites, titanium dioxide, zirconium dioxide with a particle size of the mineral carrier material of 0.1 μm to 1,000 μm and a pore size of 2 to 1,000 μm. The porous or non-porous carrier material can be in the form of loose fillings or can be designed as filter layers in the form of filter layers made of glass, quartz or ceramic and / or a membrane in which silica gel is arranged and / or as particles or fibers from mineral carriers and fabrics are made of quartz or glass wool and latex particles with or without functional groups or frit materials made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, in particular ultra high molecular weight polyethylene, high density polyethylene.
Als Erdalkali-Ionen bindende Substanz kommt insbesondere Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder EGTA in Frage und als Netz-, Wasch- oder Dispergiermittel ist ein Sarkosinat ein¬ setzbar.In particular, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or EGTA can be used as the alkaline earth ion-binding substance and a sarcosinate can be used as wetting, washing or dispersing agent.
Gewünschtenfalls können die erfindungsgemäß erhaltenen Nuklein¬ säuren durch weitere chromatographische Verfahren wie Anionen- austauscherchromatographie gereinigt werden.If desired, the nucleic acids obtained according to the invention can be purified by further chromatographic methods such as anion exchange chromatography.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann als einzelsträngige Nuklein¬ säure insbesondere RNA von doppelsträngiger Nukleinsäure (DNA) getrennt werden. Liegt DNA einzelsträngig vor, kann diese DNA dann auch von doppelsträngiger DNA, wie auch von doppelsträngi¬ ger RNA getrennt werden.In the method according to the invention, in particular RNA can be separated from double-stranded nucleic acid (DNA) as single-stranded nucleic acid. If DNA is single-stranded, this DNA can then also be separated from double-stranded DNA and also from double-stranded RNA.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommenden Lösungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Als Lysepuffer und/oder Bindungspuffer kommen erfindungsgemäß
insbesondere wäßrige Lösungen enthaltend 0,5 bis 8,0 M Guani- dinium-iso-thiocyanat/Guanidiniumthiocyanat und/oder Guanidin- hydrochlorid, 0 bis 50 % Ethanol und/oder Isopropanol in Be¬ tracht .The solutions used in the method according to the invention are also the subject of the present invention. According to the invention, lysis buffers and / or binding buffers are used in particular aqueous solutions containing 0.5 to 8.0 M guanidinium isothiocyanate / guanidinium thiocyanate and / or guanidine hydrochloride, 0 to 50% ethanol and / or isopropanol.
Als Lösung zum Auswaschen bzw. Eluieren von an dem mineralischen Träger gebundenen Nukleinsäuren kommt eine wäßrige Lösung ent¬ haltend 0,1 bis 3 M Guanidinium-iso-thiocyanat/Guanidiniumthio- cyanat und/oder Guanidinhydrochlorid zusammen mit 1 bis 30 Vol .% Ethanol und/oder Isopropanol in Frage.An aqueous solution containing 0.1 to 3 M guanidinium isothiocyanate / guanidinium thiocyanate and / or guanidine hydrochloride together with 1 to 30% by volume ethanol and is used as the solution for washing out or eluting nucleic acids bound to the mineral carrier / or isopropanol in question.
Als wäßriges Lösungssystem, das zum Binden von doppelsträngiger Nukleinsäure an mineralische Träger verwendet werden kann, kommt eine wäßrige Lösung enthaltend 1 bis 5 M Guanidin-iso-thiocyanat und/oder 1 bis 8 M Guanidinhydrochlorid mit 0,1 bis 5 % Sarkosi- naten oder 5 mM bis 200 mM EDTA in Betracht. Zum Binden von doppelsträngiger Nukleinsäure kommt auch eine Lösung enthaltend 1 bis 5 M Guanidiniumthiocyanat und/oder 1 bis 8 M Guanidinium- hydrochlorid, 5 mM bis 200 mM EDTA oder EGTA in Frage.The aqueous solution system which can be used to bind double-stranded nucleic acid to mineral supports is an aqueous solution containing 1 to 5 M guanidine isothiocyanate and / or 1 to 8 M guanidine hydrochloride with 0.1 to 5% sarcosinates or 5mM to 200mM EDTA into consideration. A solution containing 1 to 5 M guanidinium thiocyanate and / or 1 to 8 M guanidinium hydrochloride, 5 mM to 200 mM EDTA or EGTA is also suitable for binding double-stranded nucleic acid.
Die erfindungsgemäß beanspruchte Zusammenstellung von Komponen¬ ten zur Durchführung des Verfahrens in einem Kit weist insbeson¬ dere zum Durchfluß geeignete Hohlkörper auf, in dem der oder die mineralische (n) Träger in der bereits weiter oben beschrie¬ benen Form angeordnet ist (sind) . Der mineralische Träger kann in loser Schüttung vorliegen, welche zwischen zwei Einrichtungen fixiert ist oder in Form von Membranen, die in dem Hohlkörper angeordnet sind. Desweiteren können in dem Kit Lösungen enthal¬ ten sein oder die Bestandteile für die Zusammenstellung der Lösungen in konzentrierter Form. Daraus kann dann der Anwender die jeweils benötigten Lösungen in der notwendigen Konzentration herstellen.The combination of components according to the invention for carrying out the method in a kit has, in particular, hollow bodies suitable for through-flow, in which the mineral carrier (s) is (are) arranged in the form already described above. The mineral carrier can be in bulk, which is fixed between two devices or in the form of membranes which are arranged in the hollow body. Furthermore, solutions can be contained in the kit or the components for the assembly of the solutions in concentrated form. From this, the user can then produce the required solutions in the necessary concentration.
Ein weiterer vorteilhafter Bestandteil der Zusammenstellung ist eine Vorrichtung zur Homogenisierung der Lösung auf Zeil-Lysa¬ ten. Eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Homogenisierung
ist in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP 95/00037 vor¬ geschlagen. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mindestens zwei porösen Schichten, wobei die porösen Schichten abnehmende Porengröße aufweisen in Fließrichtung durch die Schichten gesehen. Beim Durchtritt des Zell-Lysats durch die abnehmende Porengrößen werden die viskosen Lösungen des Zell- Lysats homogenisiert.Another advantageous component of the compilation is a device for homogenizing the solution on cell lysates. A particularly preferred device for homogenizing is proposed in the international patent application PCT / EP 95/00037. This device essentially consists of at least two porous layers, the porous layers having a decreasing pore size as seen in the direction of flow through the layers. As the cell lysate passes through the decreasing pore sizes, the viscous solutions of the cell lysate are homogenized.
Die Erfindung wird an den nachfolgenden Beispielen näher erläut¬ ert.The invention is explained in more detail in the following examples.
Materialien und MethodenMaterials and methods
I. Silica- Trägermateriali enI. Silica support materials
Silica-Trägermaterialien wurden in Membranform oder als sus¬ pendierte Partikel eingesetzt.Silica support materials were used in membrane form or as suspended particles.
1 . 1 . Silica -Membranen1 . 1 . Silica membranes
Zwei Lagen einer Silica-Membran (z.B. Glasfaserfilter der Firma Whatman) wurden, wie in P 43 21 904 beschrieben, in einer Zentrifugen-Chromatographiesäule ("spin-Säule") fixiert. Für membranförmige Trägermaterialien wurde nach dem Standardproto¬ koll "spin-Prozedur" (vgl. 4.1) vorgegangen.Two layers of a silica membrane (e.g. glass fiber filter from Whatman) were fixed in a centrifuge chromatography column ("spin column") as described in P 43 21 904. The standard protocol "spin procedure" (cf. 4.1) was used for membrane-shaped carrier materials.
1 .2 . Silica-Partikel1 .2. Silica particles
Verschiedene Silica-Partikel (z.B. der Firmen Merck, Darmstadt und Sigma, St. Louis) wurden als 50 %-Suspension im jeweils verwendeten Lysepuffer (vgl. 3.1) eingesetzt. Die mittleren Partikeldurchmesser betrugen je nach Material 0,5 bis 50 μm. Es wurde nach dem Standardprotokoll "batch-Prozedur" (vgl. 4.2) vorgegangen.
2. Nukleinsäure enthaltende QuellenVarious silica particles (e.g. from Merck, Darmstadt and Sigma, St. Louis) were used as a 50% suspension in the lysis buffer used (see 3.1). The average particle diameter was 0.5 to 50 μm depending on the material. The standard protocol "batch procedure" (cf. 4.2) was used. 2. Sources containing nucleic acid
2.1 Gewebe2.1 tissue
Die zur Präparation eingesetzten Gewebe wurden sofort nach Entnahme in flüssigem Stickstoff gefroren und bei - 70°C gela¬ gert. Alternativ kann frisches Gewebe verwendet werden.The tissues used for the preparation were frozen in liquid nitrogen immediately after removal and stored at -70 ° C. Alternatively, fresh tissue can be used.
2.2 . Pflanzen2.2. plants
Blätter wurden unter flüssigem Stickstoff im Mörser zu einem feinen Pulver zermahlen und direkt zur Präparation eingesetzt oder bei - 70°C gelagert.Leaves were ground to a fine powder in a mortar under liquid nitrogen and used directly for preparation or stored at - 70 ° C.
2. 3 . Zellkul tur2. 3. Cell culture
Zellen wurden nach der Ernte zweimal mit PBS gewaschen und pel¬ letiert. Aliquots mit entsprechender Zellzahl (bestimmt durch Auszählen in Thoma-Kammer) wurden frisch zur Präparation ein¬ gesetzt oder bei - 20°C gelagert.After the harvest, cells were washed twice with PBS and pelleted. Aliquots with a corresponding number of cells (determined by counting in a thoma chamber) were used fresh for the preparation or stored at −20 ° C.
Adhärent wachsende Zellen können alternativ in der Kulturschale gewaschen und durch Zugabe des jeweiligen Lysepuffers (vgl. 3.1) direkt in der Kulturschale lysiert werden.Alternatively, adherently growing cells can be washed in the culture dish and lysed directly in the culture dish by adding the respective lysis buffer (see 3.1).
2 . 4 . Plasma2nd 4th plasma
ACD-Blut wurde 10 min bei 3.000 x g zentrifugiert, der-Überstand abgenommen und erneut wie oben zentrifugiert . Der nach der zweiten Zentrifugation erhaltene Überstand wurde aliquotiert und bei - 70°C gelagert.
2. 5. BakterienACD blood was centrifuged at 3,000 xg for 10 min, the supernatant was removed and centrifuged again as above. The supernatant obtained after the second centrifugation was aliquoted and stored at -70 ° C. 2. 5. Bacteria
Kulturen wurden mit einer Übernacht-Kultur angeimpft und bis zu einer OD600 von 0,5 - 0,8 angezogen. Aliquots mit der ent¬ sprechenden Zellzahl (1 OD600 = 109 Zellen/ml) wurden pelletiert und die Zellpellets bei - 20°C gelagert oder frisch zur Präpara¬ tion eingesetzt.Cultures were inoculated with an overnight culture and grown to an OD 600 of 0.5-0.8. Aliquots with the corresponding number of cells (1 OD 600 = 10 9 cells / ml) were pelleted and the cell pellets were stored at −20 ° C. or used fresh for the preparation.
3 • Reagenzien3 • Reagents
3 . 1 . Lysepuffer3rd 1 . Lysis buffer
Ll 4,5 M GTC, 25 mM NaCitrat Ph 7,5, 0,7 % ß-MercaptoethanolLl 4.5 M GTC, 25 mM NaCitrate Ph 7.5, 0.7% β-mercaptoethanol
(MSH)(MSH)
L2 4,0 M GTC, 25 mM NaCitrat pH 7,5, 0,7 % ß-MSHL2 4.0 M GTC, 25 mM NaCitrate pH 7.5, 0.7% β-MSH
L3 5,0 M GTC, 50 mM TRIS/HCl pH 7, 0L3 5.0 M GTC, 50 mM TRIS / HCl pH 7.0
L4 3,5 M GTC, 25 mM NaCitrat pH 7,5, 1 % ß-MSHL4 3.5 M GTC, 25 mM NaCitrate pH 7.5, 1% β-MSH
L5 2,5 M GTC, 25 mM NaCitrat pH 7,5, 1 % ß-MSH, 30 % EthanolL5 2.5 M GTC, 25 mM NaCitrate pH 7.5, 1% ß-MSH, 30% ethanol
L6 8,0 M GuHCl, 20 mM MOPS pH 7,0, 0,7 % ß-MSHL6 8.0 M GuHCl, 20 mM MOPS pH 7.0, 0.7% β-MSH
L7 3,0 M GTC, 25 mM NaCitrat pH 7,5, 1 % ß-MSHL7 3.0 M GTC, 25 mM NaCitrate pH 7.5, 1% β-MSH
L8 4,0 M GTC, 50 mM TRIS/HCl pH 7,5, 1 % SarkosylL8 4.0 M GTC, 50 mM TRIS / HCl pH 7.5, 1% Sarkosyl
L9 4,0 M GTC, 50 mM TRIS/HCl pH 7,5, 25 mM EDTAL9 4.0 M GTC, 50 mM TRIS / HCl pH 7.5, 25 mM EDTA
3 .2 . Bindungsreagenz3 .2. Binding reagent
Bl EthanolBl ethanol
B2 n-ButanolB2 n-butanol
B3 IsopropanolB3 isopropanol
B4 70 % Ethanol in WasserB4 70% ethanol in water
B5 5, 9 M GTC
3 . 3 . WaschpufferB5 5.9 M GTC 3rd 3rd Wash buffer
Wl 2,0 M GTC, 25 mM TRIS/HCl pH 7,5, 30 % EthanolWl 2.0 M GTC, 25 mM TRIS / HCl pH 7.5, 30% ethanol
W2 4,0 M GTC, 40 mM TRIS/HCl pH 7,5, 20 % IsopropanolW2 4.0 M GTC, 40 mM TRIS / HCl pH 7.5, 20% isopropanol
W3 1,0 M GTC, 25 mM TRIS/HCl pH 7,5, 20 % EthanolW3 1.0 M GTC, 25 mM TRIS / HCl pH 7.5, 20% ethanol
W4 5,0 M GuHCl, 15 mM MOPS pH 7,0, 37 % EthanolW4 5.0 M GuHCl, 15 mM MOPS pH 7.0, 37% ethanol
W5 0,5 M GTC, 25 mM TRIS/HCl pH 7,5, 10 % EthanolW5 0.5 M GTC, 25 mM TRIS / HCl pH 7.5, 10% ethanol
4. Standardprotokolle4. Standard protocols
4 . 1 . "spin- Prozedur"4th 1 . "spin procedure"
1) Nukleinsäure enthaltende Quelle mit Lysepuffer (vgl. 3.1.) versetzen und mittels eines Handhomogenisators vollständig homogenisieren1) Add the lysis buffer (see 3.1.) To the source containing nucleic acid and homogenize completely using a handheld homogenizer
2) Bindungsreagenz (vgl. 3.2.) zugeben, um die jeweiligen Bindebedingungen einzustellen2) Add binding reagent (see 3.2.) To set the respective binding conditions
3) Lysat auf die spin-Säule pipettieren und 15 Sekunden bei 10.000 Upm in einer Tischzentrifuge durch die Membran der spin-Säule zentrifugieren; falls das Volumen des Lysates das Füllvolumen der spin-Säule überschreitet, diesen Bindungsschritt wiederholen3) Pipette the lysate onto the spin column and centrifuge through the membrane of the spin column at 10,000 rpm for 15 seconds; if the volume of the lysate exceeds the filling volume of the spin column, repeat this binding step
4) den Säulendurchbruch gegebenenfalls weiteraufarbeiten oder verwerfen4) If necessary, further process or discard the column opening
5) 700 μl Waschpuffer (vgl. 3.3.) auf die spin-Säule pipet¬ tieren und wie in 3) beschrieben, zentrifugieren, um kontaminierende Zellbestandteile zu entfernen5) Pipette 700 μl washing buffer (cf. 3.3.) Onto the spin column and centrifuge as described in 3) in order to remove contaminating cell components
6) die membrangebundenen Nukleinsäuren zweimal mit 700 μl 80 % Ethanol in Wasser salzfrei waschen, hierbei vorgehen wie in 5)6) Wash the membrane-bound nucleic acids salt-free twice with 700 μl 80% ethanol in water, proceeding as in 5)
7) die spin-Säule zwei Minuten bei maximaler Drehzahl zen¬ trifugieren, um Ethanol vollständig zu entfernen
8) 50 bis 100 μl auf 80°C erwärmtes Wasser direkt auf die Membran der spin-Säule pipettieren und 1 Minute bei maxi¬ maler' Drehzahl zentrifugieren, um die Nukleinsäuren zu eluieren; den Elutionsschritt gegebenenfalls wiederholen.7) centrifuge the spin column for two minutes at maximum speed in order to completely remove ethanol 8) 50 to 100 ul Pipette C heated water to 80 ° directly on the membrane of the spin column and 1 minute at maxi¬ painters' speed centrifuge to elute the nucleic acids; Repeat the elution step if necessary.
4 .2 . "ba tch- Prozedur"4 .2. "ba tch procedure"
1) Nukleinsäure enthaltende Quelle mit Lysepuffer (vgl. 3.1.) versetzen und mittels eines Handhomogenisators vollständig homogenisieren1) Add the lysis buffer (see 3.1.) To the source containing nucleic acid and homogenize completely using a handheld homogenizer
2) Bindungsreagenz (vgl. 3.2.) zugeben, um die jeweiligen Bindebedingungen einzustellen2) Add binding reagent (see 3.2.) To set the respective binding conditions
3) 50 μl Silica-Suspension (50 % im Lysepuffer) zugeben und zur Bindung der Nukleinsäuren 10 Minuten bei Raumtemperatur inkubieren, dabei mehrmals heftig aufwirbeln (vortexen)3) Add 50 μl silica suspension (50% in the lysis buffer) and incubate for 10 minutes to bind the nucleic acids at room temperature, whirl vigorously several times (vortex)
4) 15 Sekunden bei 10.000 Upm in einer Tischzentrifuge zen¬ trifugieren, um das Silica-Material zu pelletieren4) Centrifuge for 15 seconds at 10,000 rpm in a table centrifuge in order to pellet the silica material
5) den Überstand abpipettieren und gegebenenfalls weiterauf¬ arbeiten oder verwerfen5) Pipette off the supernatant and, if necessary, further work up or discard
6) 700 μl Waschpuffer (vgl. 3.3.) zum Pellet geben, heftig aufwirbeln (vortexen) bis das Pellet vollständig resuspen¬ diert ist und wie in 4) zentrifugieren6) Add 700 μl wash buffer (cf. 3.3.) To the pellet, stir vigorously (vortex) until the pellet is completely resuspended and centrifuge as in 4)
7) Waschschritt 6) zweimal mit 700 μl 80 % Ethanol in Wasser wiederholen, um das Silica-Material salzfrei zu waschen7) Wash step 6) repeat twice with 700 μl 80% ethanol in water to wash the silica material salt-free
8) pelletiertes Silica-Material 10 Minuten bei 56°C mit offenem Deckel trocknen8) Dry the pelletized silica material for 10 minutes at 56 ° C with the lid open
9) 50 bis 100 μl Wasser zugeben, das Pellet durch heftiges Aufwirbeln (Vortexen) komplett resuspendieren und 10 Minu¬ ten bei 56°C inkubieren, dabei mehrmals heftig aufwirbeln (vortexen) ; diesen Elutionsschritt gegebenenfalls wieder¬ holen9) Add 50 to 100 μl of water, completely resuspend the pellet by vigorous stirring (vortexing) and incubate for 10 minutes at 56 ° C, stirring vigorously several times (vortexing); Repeat this elution step if necessary
10) 1 Minute bei maximaler Drehzahl zentrifugieren und den Überstand in ein neues Reaktionsgefäß überführen.
5. Elektrophoretische Methoden10) Centrifuge for 1 minute at maximum speed and transfer the supernatant to a new reaction tube. 5. Electrophoretic methods
Die isolierten Nukleinsäuren wurden auf Ethidiumbromid-gefärbten Agarosegelen analysiert. Hierzu wurden 1,2 % Formaldehyd- oder 1,2 % 1 x TBE-Gele angefertigt.The isolated nucleic acids were analyzed on ethidium bromide stained agarose gels. For this purpose, 1.2% formaldehyde or 1.2% 1 x TBE gels were made.
Formaldehydgele wurden nach dem Lauf 3 bis 4 Stunden in Wasser, danach über Nacht in 10 μg/ml RNase A geschüttelt, um die RNA zu verdauen und somit die DNA besser sichtbar zu machen. TBE- Gele wurden ohne vorheriges Äquilibrieren RNase-verdaut .Formaldehyde gels were shaken in water for 3 to 4 hours after the run and then overnight in 10 μg / ml RNase A in order to digest the RNA and thus make the DNA more visible. TBE gels were RNase digested without prior equilibration.
Die im folgenden beschriebenen Beispiele verdeutlichen die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Alle hiernach isolierten Nukleinsäuren wurden elektrophoretisch analysiert und photometrisch quantifiziert. Der OD 260/280-Wert lag für alle Eluate zwischen 1.7 und 2.0.The examples described below illustrate the implementation of the method according to the invention. All nucleic acids isolated after this were analyzed electrophoretically and quantified photometrically. The OD 260/280 value for all eluates was between 1.7 and 2.0.
Referenzbeispiele 1 bis 5Reference examples 1 to 5
Isolierung von GesamtnukleinsäureIsolation of total nucleic acid
In den nachfolgend aufgeführten Referenzbeispielen 1 bis 5 wurden die Binde-, Wasch- und Elutionsbedingungen jeweils so gewählt, daß sowohl DNA als auch RNA an den mineralischen Träger binden und gemeinsam eluiert werden.In the reference examples 1 to 5 listed below, the binding, washing and elution conditions were chosen in such a way that both DNA and RNA bind to the mineral support and are eluted together.
Es wird anhand dieser Beispiel die Verwendung verschiedener Alkohole (Ethanol, Isopropanol, Butanol) als Bindungsreagenz verdeutlicht.Using this example, the use of various alcohols (ethanol, isopropanol, butanol) as a binding reagent is illustrated.
Referenzbeispiel 1Reference example 1
Isolierung von Gesamtnukleinsäure aus NierengewebeIsolation of total nucleic acid from kidney tissue
Aus 15 mg Nierengewebe (Ratte) wurde Gesamtnukleinsäure nach dem Standardprotokoll 4.1 isoliert. Das Gewebe wurde- mit 400 μl
Ll versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 280 μl Bl zugegeben. Der ersten Waschschritt wurde mit Wl durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 2 x 50 μl.Total nucleic acid was isolated from 15 mg kidney tissue (rat) according to standard protocol 4.1. The tissue was - with 400 ul Ll added and homogenized, then 280 ul Bl were added. The first washing step was carried out with Wl, the elution volume was 2 × 50 μl.
Referenzbeispiel 2Reference example 2
Isolierung von Gesamtnukleinsäure aus LebergewebeIsolation of total nucleic acid from liver tissue
Aus 7 mg Lebergewebe (Ratte) wurde Gesamtnukleinsäure nach dem Standardprotokoll 4.1 isoliert. Das Gewebe wurde mit 300 μl L2 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 200 μl B2 zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit Wl durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 2 x 50 μl.Total nucleic acid was isolated from 7 mg liver tissue (rat) according to standard protocol 4.1. The tissue was mixed with 300 ul L2 and homogenized, then 200 ul B2 was added. The first washing step was carried out with Wl, the elution volume was 2 × 50 μl.
Referenzbeispiel 3Reference example 3
Isolierung von Gesamtnukleinsäure aus HeLa -ZellenIsolation of total nucleic acid from HeLa cells
Aus 1 x 106 HeLa-Zellen wurde Gesamtnukleinsäure nach dem Standardprotokoll 4.1 isoliert. Die Zellen wurden mit 400 μl L2 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 200 μl Bl zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit Wl durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 1 x 50 μl.Total nucleic acid was isolated from 1 x 10 6 HeLa cells according to standard protocol 4.1. The cells were mixed with 400 ul L2 and homogenized, then 200 ul Bl was added. The first washing step was carried out with Wl, the elution volume was 1 × 50 μl.
Referenzbeispiel 4Reference example 4
Isolierung von Gesamtnukleinsäure aus PlasmaIsolation of total nucleic acid from plasma
Gesamtnukleinsäure aus Plasma wurde parallel nach Standardpro¬ tokoll 4.1 und 4.2 isoliert. Hierfür wurden jeweils 200 μl Plasma mit 800 μl L3 und 660 μl B2 versetzt und gemischt; homogenisieren war hier nicht erforderlich. Im Ansatz für die "batch-Prozedur" (4.2) wurden zusätzlich 40 μl Silica-Suspension zugegeben. Der erste Waschschritt wurde in beiden Ansätzen mit W2 durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 2 x 100 μl .
Beispiel 1Total nucleic acid from plasma was isolated in parallel according to standard protocol 4.1 and 4.2. For this purpose, 200 μl plasma was mixed with 800 μl L3 and 660 μl B2 and mixed; homogenization was not necessary here. In the batch procedure (4.2), an additional 40 μl silica suspension was added. The first washing step was carried out with W2 in both batches, the elution volume was 2 × 100 μl. example 1
Fraktionierte Bindung von RNA und DNA bei kons tanter GTC -Kon ¬ zentration und steigender Ethanolkonzentra tionFractional binding of RNA and DNA with constant GTC concentration and increasing ethanol concentration
Die Abhängigkeit der RNA/DNA-Bindung an den mineralischen Träger bei konstanter GTC- und steigender Ethanolkonzentration wurde gezeigt, indem je Probenansatz 10 mg eines Nierengewebes in 350 μl L4 lysiert und zur Einstellung der Ethanolkonzentration je Ansatz 350 μl eines Ethanol/Wasser-Gemisches zugegeben wurde, dessen Ethanolgehalt zwischen 20 und 90 % Ethanol in Wasser lag. Zu einem weiteren Ansatz wurden 350 μl absoluter Ethanol gege¬ ben. Dies entsprach in den jeweiligen Ansätzen Bindebedingungen von konstanter GTC-Konzentration 1,75 M und steigender Ethanol¬ konzentration im Bereich von 10 bis 50 % (vgl. Fig. 1) .The dependence of the RNA / DNA binding on the mineral support with constant GTC and increasing ethanol concentration was shown by lysing 10 mg of kidney tissue in 350 μl L4 per sample batch and adding 350 μl of an ethanol / water mixture per batch to adjust the ethanol concentration was, whose ethanol content was between 20 and 90% ethanol in water. For a further batch, 350 μl of absolute ethanol were added. In the respective batches, this corresponded to binding conditions of constant GTC concentration of 1.75 M and increasing ethanol concentration in the range from 10 to 50% (cf. FIG. 1).
Zu den so eingestellten Lysaten wurden in einer ersten Ver¬ suchsreihe je Ansatz 150.000 cpm eines 32P-markierten 0.9 kb in vitro Transkripts gegeben und das Lysat auf den in eier spin- Säule fixierten mineralischen Träger pipettiert . Es wurde 15 Sekunden bei 10.000 Upm in einer Tischzentrifuge zentrifugiert und die Menge der an die Säule gebundenen und der im Säulen- durchbruch befindlichen Radioaktivität durch Cherenkov-Zählung bestimmt.In a first series of experiments, 150,000 cpm of a 32 P-labeled 0.9 kb in vitro transcript was added to the lysates set in this way and the lysate was pipetted onto the mineral support fixed in an spin column. It was centrifuged for 15 seconds at 10,000 rpm in a table centrifuge and the amount of the radioactivity bound to the column and the radioactivity in the column breakthrough was determined by Cherenkov count.
Die Versuchsreihe wurde wiederholt, wobei statt der 32P-mar- kierten RNA, 150.000 cpm eines durch Klenow-Auffüllreaktion 32P- markierten, linearisierten pTZ-Plasmides zugegeben wurden.The series of experiments was repeated, with instead of the 32 P-labeled RNA, 150,000 cpm of a 32 P-labeled, linearized pTZ plasmid added by Klenow filling reaction being added.
Wie Fig. 1 zeigt, bindet die RNA-Fraktion unter den beschrie¬ benen Bedingungen bereits ab Ethanolkonzentrationen größer 25 % an den mineralischen Träger, während die DNA-Fraktion erst ab Ethanolkonzentrationen größer 40 % bindet.
Beispiele 2 bis 8As shown in FIG. 1, the RNA fraction binds to the mineral support under the described conditions from ethanol concentrations greater than 25%, while the DNA fraction only binds from ethanol concentrations greater than 40%. Examples 2 to 8
Isolierung von Gesam -RNAIsolation of total RNA
In den folgenden Beispielen wurden zur Bindung an den minera¬ lischen Träger die Alkohol/Salz-Gemische so gewählt (vgl. Fig. 1) , daß eine selektive RNA-Bindung erreicht wurde.In the following examples, the alcohol / salt mixtures were selected for binding to the mineral carrier (cf. FIG. 1) in such a way that selective RNA binding was achieved.
Die Bindebedingungen wurden dabei auf die Art des jeweiligen AufSchlußmaterials (Gewebe, Zellkultur, Pflanzen, Bakterien) abgestimmt .The binding conditions were matched to the type of digestion material (tissue, cell culture, plants, bacteria).
Die Beispiele verdeutlichen die Verwendung von GTC, GuHCl oder GTC/Ethanol-Gemischen zur Lyse der Ausgangsmaterialien. Die Integrität der isolierten RΝA wurde durch Νorthern-blotting oder RT-PCR verifiziert.The examples illustrate the use of GTC, GuHCl or GTC / ethanol mixtures for the lysis of the starting materials. The integrity of the isolated RΝA was verified by Northern blotting or RT-PCR.
Auf die Aufarbeitung der nicht an den Träger gebundenen DNA wurde in diesen Beispiele verzichtet. Die Aufreinigung von DNA aus dem Säulendurchbruch wird in Beispiel 12 gezeigt. Darüber hinaus kann die DNA durch Einstellung der in den Referenzbei- spielen 1 bis 5 gewählten Bindebedingungen aufgereinigt werden.The processing of the DNA not bound to the support was dispensed with in these examples. Purification of DNA from the column breakthrough is shown in Example 12. In addition, the DNA can be purified by setting the binding conditions selected in reference examples 1 to 5.
Beispiel 2Example 2
Isolierung von Gesamt-RNA aus MilzgewebeIsolation of total RNA from spleen tissue
Aus 15 mg Milzgewebe (Maus) wurde Gesamt-RNA nach dem Stan¬ dardprotokoll 4.1 isoliert. Das Gewebe wurde mit 350 μl L4 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 350 μl B4 zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit W3 durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 1 x 50 μl.
Beispiel 3Total RNA was isolated from 15 mg spleen tissue (mouse) according to standard protocol 4.1. The tissue was mixed with 350 ul L4 and homogenized, then 350 ul B4 was added. The first washing step was carried out with W3, the elution volume was 1 × 50 μl. Example 3
Isolierung von Gesamt-RNA aus Lebergewebe (A)Isolation of total RNA from liver tissue (A)
In diesem Beispiel wurde ein ethanol-haltiger Lysepuffer ver¬ wendet, so daß das Standardprotokoll 4.1 leicht modifiziert wurde.In this example, an ethanol-containing lysis buffer was used, so that the standard protocol 4.1 was slightly modified.
8 mg Lebergewebe (Ratte) wurden mit 700 μl L5 versetzt und homogenisiert. Das Lysat wurde auf die spin-Säule pipettiert und ab Schritt 3) das Standardprotokoll 4.1 durchgeführt. Der erste Waschschritt wurde mit W3 durchgeführt, das Elutionsvo¬ lumen betrug 1 x 50 μl.8 mg liver tissue (rat) were mixed with 700 μl L5 and homogenized. The lysate was pipetted onto the spin column and the standard protocol 4.1 was carried out from step 3). The first washing step was carried out with W3, the elution volume was 1 × 50 μl.
Beispiel 4Example 4
Isolierung von Gesamt-RNA aus Lebergewebe (B)Isolation of total RNA from liver tissue (B)
Aus 15 mg Lebergewebe (Ratte) wurde Gesamt-RNA nach dem Stan¬ dardprotokoll 4.1 isoliert. Das Gewebe wurde mit 300 μl L6 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 175 μl Bl zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit W4 durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 1 x 50 μl.Total RNA was isolated from 15 mg of liver tissue (rat) according to standard protocol 4.1. The tissue was mixed with 300 ul L6 and homogenized, then 175 ul Bl added. The first washing step was carried out with W4, the elution volume was 1 × 50 μl.
Beispiel 5Example 5
Isolierung von Gesamt-RNA aus HeLa-ZellenIsolation of total RNA from HeLa cells
Aus 1 x 107 HeLa-Zellen wurde Gesamt-RNA parallel nach den Standardprotokollen 4.1 und 4.2 isoliert. Die Zellen wurden jeweils mit 350 μl L7 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden je 350 μl B4 zugegeben. Im Ansatz für die "batch-Proze- dur" (4.2) wurden zusätzlich 50 μl Silica-Suspension zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit W3 durchgeführt, das Elutions¬ volumen betrug 1 x 50 μl .
Beispiel 6Total RNA was isolated from 1 x 10 7 HeLa cells in parallel according to the standard protocols 4.1 and 4.2. The cells were each mixed with 350 ul L7 and homogenized, then 350 ul B4 were added. In addition, 50 μl silica suspension were added in the batch procedure (4.2). The first washing step was carried out with W3, the elution volume was 1 × 50 μl. Example 6
Isolierung von Gesamt-RNA aus TabakIsolation of total RNA from tobacco
Zur Gesamt-RNA-Isolierung aus Pflanzen wird das Standardproto¬ koll 4.1 leicht modifiziert. Nach Schritt 1) des Protokolls (Lyse) , wird ein Zentrifugationsschritt bei 5.000 Upm in einer Tischzentrifuge eingefügt, um nicht lysierte Zellbestandteile, wie z.B. Faserreste, abzutrennen. Der Überstand wird abgenommen, mit Bindungsreagenz versetzt und ab Schritt 2) nach der Stan¬ dardprozedur weiterverarbeitet.The standard protocol 4.1 is slightly modified for total RNA isolation from plants. After step 1) of the protocol (lysis), a centrifugation step at 5,000 rpm is inserted in a bench-top centrifuge to remove non-lysed cell components, e.g. Fiber residues to separate. The supernatant is removed, binding reagent is added and further processing is carried out from step 2) according to the standard procedure.
Aus 100 mg Tabakblättern wurde Gesamt-PJSTA nach dem für Pflanzen modifizierten Standardprotokoll 4.1 isoliert. Das pulverisierte Zellmaterial wurde mit 600 μl L2 versetzt und homogenisiert, anschließend wurden 350 μl B4 zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit W3 durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 1 x 50 μl.Total PJSTA was isolated from 100 mg tobacco leaves according to standard protocol 4.1 modified for plants. The pulverized cell material was mixed with 600 ul L2 and homogenized, then 350 ul B4 was added. The first washing step was carried out with W3, the elution volume was 1 × 50 μl.
Beispiel 7Example 7
Isolierung von Gesamt-RNA aus E. coliIsolation of total RNA from E. coli
Zur Isolierung von Gesamt-RNA aus Bakterien wird vor der Durchführung des Standardprotokolls ein zusätzlicher Ar¬ beitsschritt eingefügt, um die Zellwände der Bakterien zu lysieren. Hierzu wird das Zellpellet in 400 μg/ml Lysozym in TE resuspendiert und 5 min auf Eis sowie 10 min bei Raumtempe¬ ratur inkubiert. Anschließend wird nach der Standardprozedur lysiert.To isolate total RNA from bacteria, an additional step is inserted before the standard protocol is carried out in order to lyse the cell walls of the bacteria. For this purpose, the cell pellet is resuspended in 400 μg / ml lysozyme in TE and incubated for 5 min on ice and 10 min at room temperature. Then the standard procedure is followed.
Aus 1 x 109 E.coli wurde Gesamt-RNA nach dem für Bakterien modifizierten Standardprotokoll 4.1 isoliert. Das Pellet wurde in 80 μl 400 μl/ml Lysozym in TE resuspendiert und wie oben
beschrieben inkubiert. Anschließend wurden 270 μl L2 zugegeben, homogenisiert und 350 μl B4 zugegeben. Der erste Waschschritt wurde mit W3 durchgeführt, das Elutionsvolumen betrug 2 x 50 μl .Total RNA was isolated from 1 x 10 9 E. coli according to the standard protocol 4.1 modified for bacteria. The pellet was resuspended in 80 ul 400 ul / ml lysozyme in TE and as above incubated as described. Then 270 ul L2 were added, homogenized and 350 ul B4 added. The first washing step was carried out with W3, the elution volume was 2 × 50 μl.
Beispiel 8Example 8
Selektive RNA-Bindung durch Optimierung des WaschpuffersSelective RNA binding through optimization of the wash buffer
Wie dieses Beispiel zeigt, können durch Optimierung des im ersten Waschschrittes verwendeten Waschpuffers (Standardpro¬ tokoll 4.1.5) DNA-Kontaminationen von der spezifisch gebundenen RNA entfernt werden.As this example shows, DNA contaminations can be removed from the specifically bound RNA by optimizing the wash buffer used in the first washing step (standard protocol 4.1.5).
1 x 106 HeLa-Zellen wurden jeweils nach Standardprotokoll 4.1 in 350 μl L4 lysiert, mit 350 μl B4 versetzt und an den Silica- Träger gebunden. Die Proben wurden dann im ersten Waschschritt mit folgenden Waschpuffer gewaschen:1 x 10 6 HeLa cells were lysed according to standard protocol 4.1 in 350 μl L4, mixed with 350 μl B4 and bound to the silica support. The samples were then washed in the first washing step with the following washing buffer:
Probe WaschpufferSample wash buffer
Nr. M GTC 25 mM % Etha¬ TRIS/HCl nol pH 7.5M GTC 25 mM% EthaTRIS / HCl nol pH 7.5
1 0.3 + 51 0.3 + 5
2 0.6 + 52 0.6 + 5
3 0.9 + 53 0.9 + 5
4 0.3 - 54 0.3 - 5
5 0.6 - 55 0.6 - 5
6 0.9 - 56 0.9 - 5
7 - 12 wie 1-6, jedoch 10 % EtOH7-12 as 1-6 but 10% EtOH
8 - 18 wie 1-6, jedoch 20 % EtOH8-18 as 1-6 but 20% EtOH
R*) 1.75 - 35R *) 1.75 - 35
*) Die Probe diente als Referenz; die Zusammensetzung des Waschpuffers entsprach den Bindebedingungen
Tab. 1 Zusammensetzung der Waschpuffer zum Auswaschen von DNA-Kontaminationen*) The sample served as a reference; the composition of the wash buffer corresponded to the binding conditions Tab. 1 Composition of the washing buffer for washing out DNA contamination
Die weiteren Arbeitsschritte erfolgten nach dem Standardproto¬ koll; das Elutionsvolumen betrug 1 x 50 μl.The further work steps were carried out according to the standard protocol; the elution volume was 1 x 50 μl.
Die Hälfte des Eluates wurde auf einem 1,2 % Formaldehydgel analysiert (vgl. Fig. 2) . Das Gel wurde anschließend wie unterHalf of the eluate was analyzed on a 1.2% formaldehyde gel (cf. FIG. 2). The gel was then as below
"elektrophoretische Methoden" beschrieben mit RNaseA behandelt"Electrophoretic methods" described treated with RNaseA
(vgl . Fig. 3) .(see Fig. 3).
Legende zu Figuren 2 und 3Legend for Figures 2 and 3
Fig. 2: 1,2 % Formaldehydgel zur Analyse der Eluate aus Beispiel 8, Bindebedingungen: 1,75 M GTC, 12.5 m; , Nacitrat pH 7.5, 35 % Ethanol; Waschbedingungen: vgl. Tab. 1. Die Benennung der Spuren entspricht der Bezeichnung der Proben in Tabelle 1.2: 1.2% formaldehyde gel for analysis of the eluates from Example 8, binding conditions: 1.75 M GTC, 12.5 m; , Nacitrate pH 7.5, 35% ethanol; Washing conditions: cf. Tab. 1. The names of the tracks correspond to the names of the samples in Table 1.
Fig. 3: RNase-Dau des Geles Fig. 2Fig. 3: RNase duration of the gel Fig. 2
Beispiele 9 und 10Examples 9 and 10
Isolierung von DNAIsolation of DNA
In den nachfolgend aufgeführten Beispielen 9 und 10 wurden die Bindebedingungen so gewählt, daß nur die DNA an den mineralis¬ chen Träger binden kann, während die RNA durchbricht.In Examples 9 and 10 listed below, the binding conditions were chosen so that only the DNA can bind to the mineral carrier while the RNA breaks through.
Auf die Aufarbeitung der nicht an den Träger gebundenen RNA wurde in diesen Beispielen verzichtet. Die Aufreinigung von RNA aus dem Säulendurchbruch wird in Beispiel 11 gezeigt. Darüber- hinaus kann die RNA im Säulendurchbruch durch Einstellung der in Beispiel 2 bis 8 gewählten Bindebedingungen aufgereinigt werden.
Die selektive DNA-Bindung erfolgt im Lysepuffer in Abwesenheit von Alkohol, d.h. Schritt 2) der Standardprotokolle 4.1 und 4.2 entfällt.The processing of the RNA not bound to the support was dispensed with in these examples. The purification of RNA from the column breakthrough is shown in Example 11. In addition, the RNA in the column breakthrough can be purified by setting the binding conditions chosen in Examples 2 to 8. The selective DNA binding takes place in the lysis buffer in the absence of alcohol, ie step 2) of the standard protocols 4.1 and 4.2 is omitted.
Beispiel 9Example 9
Isolierung von genomischer DNA aus NierengewebeIsolation of genomic DNA from kidney tissue
10 mg Nierengewebe (Ratte) wurde in 700 μl L8 lysiert. Die DNA wurde ohne Zugabe von Bindungsreagenz an den mineralischen Träger gebunden und im ersten Waschschritt mit 700 μl L8 gewa¬ schen. Danach wurde das Standardprotokoll 4.1 ab Schritt 6) durchgeführt. Das Elutionsvolumen betrug 2 x 50 μl.10 mg kidney tissue (rat) was lysed in 700 μl L8. The DNA was bound to the mineral carrier without the addition of binding reagent and washed in the first washing step with 700 μl L8. The standard protocol 4.1 was then carried out from step 6). The elution volume was 2 x 50 μl.
Beispiel 10Example 10
Isolierung von genomischer DNA aus HeLa -ZellenIsolation of genomic DNA from HeLa cells
1 x 107 HeLa-Zellen wurden in 700 μl L9 lysiert. Die DNA wurde ohne Zugabe von Bindungsreagenz an den mineralischen Träger gebunden und im ersten Waschschritt mit 700 μl L9 gewaschen. Danach wurde das Standardprotokoll 4.1 ab Schritt 6) durchge¬ führt. Das Elutionsvolumen betrug 2 x 50 μl.1 x 10 7 HeLa cells were lysed in 700 ul L9. The DNA was bound to the mineral support without the addition of binding reagent and washed with 700 μl L9 in the first washing step. The standard protocol 4.1 was then carried out from step 6). The elution volume was 2 x 50 μl.
Beispiele 11 bis 13Examples 11 to 13
Trennung von Gesamt-RNA und genomischer DNASeparation of total RNA and genomic DNA
Die nachfolgenden Beispiele 11 bis 13 zur getrennten Aufar¬ beitung von RNA und DNA aus demselben Zell-Lysat stellen Ver¬ knüpfungen der oben aufgeführten Beispiele zur RNA-, DNA- bzw. Gesamtnukleinsäureisolierung dar.The following Examples 11 to 13 for the separate processing of RNA and DNA from the same cell lysate represent links of the above-mentioned examples for isolating RNA, DNA or total nucleic acid.
Die Trennung kann entweder durch differentielle Bindung oder durch fraktionierte Elution von RNA und DNA erfolgen.
Beispiele 11 und 12The separation can take place either by differential binding or by fractional elution of RNA and DNA. Examples 11 and 12
Trennung von Gesamt -RNA und genomischer DNA durch dif f erentielle BindungSeparation of total RNA and genomic DNA by differential binding
Zur differentielle Bindung gibt es wiederum zwei Möglichkeiten:There are two options for differential binding:
Nach der Lyse können die Bedingungen entweder so gewählt werden, daß zunächst die DNA an den mineralischen Träger bindet (Bei¬ spiel 11) , oder aber die RNA kann im ersten Bindungsschritt adsorbiert werden, während die DNA aus dem Durchbruch aufgear¬ beitet wird (Beispiel 12) .After lysis, the conditions can either be selected so that the DNA first binds to the mineral support (Example 11), or the RNA can be adsorbed in the first binding step while the DNA is being processed from the breakthrough (example 12).
Beispiel 11Example 11
Isolierung von genomischer DNA und Gesamt-RNA aus NierengewebeIsolation of genomic DNA and total RNA from kidney tissue
10 mg Nierengewebe (Ratte) wurden in 350 μl L8 lysiert und die DNA im Lysepuffer an den mineralischen Träger gebunden. Zum Säulendurchbruch wurden 350 μl B4 gegeben und analog Beispiel 3.1 die Gesamt-RNA isoliert. Die Isolierung der genomischen DNA erfolgte wie in Referenzbeispiel 1.10 mg of kidney tissue (rat) were lysed in 350 μl L8 and the DNA bound to the mineral carrier in the lysis buffer. 350 μl of B4 were added to the column breakthrough and the total RNA was isolated as in Example 3.1. The genomic DNA was isolated as in reference example 1.
Beispiel 12Example 12
Isolierung von Gesamt-RNA und genomischer DNA aus LungengewebeIsolation of total RNA and genomic DNA from lung tissue
Aus 20 mg Lungengewebe (Ratte) wurde die Gesamt-RNA wie in Beispiel 2 beschrieben isoliert. Die nicht-gebundene genomische DNA im Säulendurchbruch wurde isoliert, indem 350 μl Bl und 350 μl B5 zugegeben wurden und die DNA wie in Standardprotokoll 4.1 beschreiben an den mineralischen Träger gebunden wurde. Der ersten Waschschritt wurde mit Wl durchgeführt, das Elutionsvolu¬ men betrug 2 x 50 μl.
Beispiel 13The total RNA was isolated from 20 mg of lung tissue (rat) as described in Example 2. The unbound genomic DNA in the column breakthrough was isolated by adding 350 μl of Bl and 350 μl of B5 and binding the DNA to the mineral support as described in standard protocol 4.1. The first washing step was carried out with Wl, the elution volume was 2 × 50 μl. Example 13
Trennung von Gesamt-RNA und genomischer DNA durch fraktionierte Elu tionSeparation of total RNA and genomic DNA by fractional elution
Das folgenden Beispiel verdeutlicht die selektive Elution der DNA-Fraktion der an den mineralischen Träger gebundenen Ge¬ samtnukleinsäure.The following example illustrates the selective elution of the DNA fraction of the total nucleic acid bound to the mineral carrier.
Die Bindebedingungen werden so gewählt, daß die Gesamtnuklein¬ säure an den mineralischen Träger bindet. Die DNA-Fraktion wird anschließend eluiert, während die RNA-Fraktion gebunden bleibt. Die eluierte DNA wird durch erneutes Einstellen auf DNA-Bin¬ debedingungen (vgl. Fig. 1) an einen weiteren mineralischen Träger gebunden und aufgearbeitet.The binding conditions are chosen so that the total nucleic acid binds to the mineral carrier. The DNA fraction is then eluted while the RNA fraction remains bound. The eluted DNA is bound to a further mineral support and worked up by adjusting it again to DNA binding conditions (cf. FIG. 1).
Isolierung von genomischer DNA und Gesamt-RNA aus LebergewebeIsolation of genomic DNA and total RNA from liver tissue
15 mg Lebergewebe (Schwein) wurden nach Standardprotokoll 4.1 1) bis 4) in 300 μl L2 lysiert, mit 250 μl Bl versetzt und die Gesamtnukleinsäure an den mineralischen Träger gebunden. Die DNA-Fraktion wurde mit 300 μl W5 eluiert, während das Träger- material mit der noch gebundenen RNA-Fraktion ab 5) nach dem Standardprotokoll 4.1 behandelt wurde. Die DNA-Fraktion wurde aus dem Eluat durch Zugabe von 350 μl Bl und 250 μl B5 und Bindung an einen weiteren mineralischen Träger nach dem Stan¬ dardprotokoll 4.1 isoliert.
15 mg liver tissue (pig) were lysed in 300 μl L2 according to standard protocol 4.1 1) to 4), 250 μl Bl were added and the total nucleic acid was bound to the mineral carrier. The DNA fraction was eluted with 300 μl W5, while the carrier material was treated with the still bound RNA fraction from 5) according to standard protocol 4.1. The DNA fraction was isolated from the eluate by adding 350 .mu.l of Bl and 250 .mu.l of B5 and binding to another mineral carrier according to the standard protocol 4.1.